JPWO2009037931A1

JPWO2009037931A1 - 転動体循環タイプの直線案内装置

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Publication number: JPWO2009037931A1
Application number: JP2009533093A
Authority: JP
Inventors: 健太郎彦本; 藤井　英樹; 英樹藤井
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2011-01-06
Also published as: WO2009037931A1; TW200925449A

Abstract

スライダ本体(4)に一対のエンドプレート(5)を組み付けて転動体(3)の無限循環路(30)を構成するにあたり、エンドプレート(5)を薄く形成してスライドブロック(2)の長尺化を回避すると共に、エンドプレート(5)及びスライダ本体(4)の構成の簡略化を図り、簡易に且つ低コストで生産することが可能な直線案内装置であり、前記エンドプレート(5)に具備された方向転換溝路(33)は、前記スライダ本体(4)の負荷通路(31)又は無負荷通路(32)に連続する一対の導入曲線部(A)と、これら一対の導入曲線部(A)を滑らかに連結する中央転走部(B)とから構成され、前記導入曲線部(A)はその曲率中心が前記スライダ本体(4)の端面(43)に対する負荷通路(31)又は無負荷通路(32)の開口縁に位置し、且つ、曲率半径が転動体直径の約１／２である一方、前記中央転走部(B)の曲率半径は前記導入曲線部(A)の曲率半径よりも大きく設定されている。

Description

本発明は、ボールやローラなどの多数の転動体を介して案内軸とスライド部材とが相対的に往復動自在に組み合わされ、工作機械や各種産業機械における直線案内部に使用される転がり案内装置に係り、特に、前記スライド部材が転動体の無限循環路を備え、スライド部材が案内軸に沿ってストロークに制限なく移動可能な直線案内装置に関する。

従来、この種の直線案内装置としては、特公平３−５３４９５号公報に開示される直線摺動用ベアリングが知られている。

特公平３−５３４９５号公報に開示される直線摺動用ベアリングは、ベッド又はコラム等の固定部上に配設される軌道レールと、多数のボールを介して前記軌道レールに組付けられたスライドブロックとから構成されており、前記スライドブロックはボールの転動を利用することによって軌道レールに沿って自在に移動することが可能である。また、前記スライドブロックはボールの無限循環路を備えており、ボールがスライドブロックの移動に伴って無限循環路内を循環することで、かかるスライドブロックがストロークに制限なく軌道レールに沿って移動することが可能となっている。

前記スライドブロックにボールの無限循環路を具備させるため、かかるスライドブロックは、金属製のスライダ本体と、このスライダ本体の移動方向の前後両端面に固定される一対のエンドプレートとから構成されている。前記スライダ本体にはボールが軌道レールとの間で荷重を負荷しながら転走するボール転走溝が形成されると共に、このボール転走溝と平行にボール戻し通路が形成されている。一方、前記エンドプレートにはボールの方向転換路が略半円状に形成されており、一対のエンドプレートをスライダ本体の前後両端面に装着すると、前記ボール転走溝とボール戻し通路とが接続されてボールの無限循環路が完成するようになっている。

前記エンドプレートに形成された方向転換路は略半円状に形成され、前記ボール転走溝とボール戻し通路との間でボールの進行方向を１８０°変更する。ボールの円滑な循環を考慮し、従来の方向転換路は一定の曲率半径で形成されており、スライダ本体のボール転走溝から転がり出たボールは方向転換路に進入すると徐々に進行方向を変化させながら旋回し、最終的には進行方向を１８０°変化させてからスライダ本体のボール戻し通路に進入する。

しかし、このように方向転換路を一定の曲率半径で略半円状に形成した場合、スライダ本体の端面から方向転換路の頂点までの距離が自ずと大きくなり、かかる方向転換路を具備したエンドプレートの厚みを大きく設定せざるを得ず、結果的にスライダ本体と一対のエンドプレートとの組み合わせからなる摺動台の移動方向長さが長尺化してしまうといった問題点があった。

また、方向転換路におけるボールの旋回中心には該ボールの軌跡とスライダ本体の端面との隙間を埋める半円状のＲピースが設けられており、半円状の溝が形成されたエンドプレートに対して前記Ｒピースを嵌合させることで前記方向転換路が形成されていた。しかし、ボール径の小さな直線案内装置では、エンドプレート及びＲピースが小型化することから、これらを精度良く形成して組み合わせる作業が極めて困難であった。

特開２０００−２６６０５０には、前記Ｒピースを使用することなく方向転換路を構成した直線摺動用ベアリングが開示されている。この直線摺動用ベアリングにおいても、スライドブロックはボール転走溝及びボール戻し通路を有するスライダ本体と、このスライダ本体の前後両端面に固定される一対のエンドプレートによって構成されており、一対のエンドプレートをスライダ本体に固定することでボールの無限循環路が完成するようになっている。但し、エンドプレートが装着されるスライダ本体の端面には、前記ボール転走溝とボール戻し通路との間で凸曲面状の切欠き部が形成されており、この切欠き部が方向転換路の内側周面を形成するように構成されている。また、エンドプレートには方向転換路の外側周面となる略半円状の凹曲面が形成される一方、この凹曲面の端部にはスライダ本体のボール戻し通路に嵌合してボールを案内する爪部が形成されている。

すなわち、特開２０００−２６６０５０に開示される直線摺動用ベアリングでは、従来のＲピースに相当する部位がエンドプレートではなくスライダ本体に形成されており、その分だけ方向転換路がエンドプレート側からスライダ本体側へオフセットされ、結果としてエンドプレートを薄く形成して、スライドブロックの長尺化を回避している。
特公平３−５３４９５号公報特開２０００−２６６０５０

しかし、特開２０００−２６６０５０に開示される直線摺動用ベアリングでは、一定の曲率半径で略半円状に形成されたボールの方向転換路を単にエンドプレート側からスライダ本体側へオフセットしているので、Ｒピースが不要となってエンドプレートの構造は簡素化したものの、前述の如く、Ｒピースに代わる方向転換路の内側周面をスライダ本体に対して直接形成する必要があり、スライダ本体の加工に余分な手間がかかるといった問題点があった。

特に、ボール直径が１〜３ｍｍ程度と超小型の直線案内装置においては、スライダ本体の端面に対する方向転換路の加工は極めて微細なものとなり、ボールの円滑な循環を考慮すると、かかる加工は困難であり、しかも加工コストが嵩むものとならざるを得ない。

また、方向転換路をエンドプレート側からスライダ本体側へオフセット配置した結果として、方向転換路とボール戻し通路の接続部の外側に空間が生じてしまい、この空間を埋めてボールを円滑に案内するために、かかる空間に嵌合する爪部をエンドプレートに形成する必要が生じ、エンドプレートの構成が複雑になってしまうといった問題点もあった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、スライダ本体に一対のエンドプレートを組み付けてボールの無限循環路を構成するにあたり、エンドプレートを薄く形成してスライドブロックの長尺化を回避すると共に、エンドプレート及びスライダ本体の構成の簡略化を図り、簡易に且つ低コストで生産することが可能な直線案内装置を提供することにある。

前記目的を達成する本発明の直線案内装置は、多数の転動体と、長手方向に沿ってこれら転動体の転走面が複数配置された案内軸と、前記転動体を介して前記案内軸に組付けられたスライダ本体と、前記案内軸の転走面と対向して前記スライダ本体に配置され転動体の負荷通路を形成する複数の負荷転走面と、前記負荷通路と平行に前記スライダ本体に設けられた無負荷通路と、前記負荷通路と無負荷通路とを連通連結して転動体の無限循環路を構成する方向転換路を有すると共にスライダ本体の移動方向の前後両端に固定される一対のエンドプレートと、このエンドプレートに配置されて前記スライダ本体の端面に向けて開放され、かかるスライダ本体の端面と相まって前記方向転換路を構成する方向転換溝とを備えている。また、前記方向転換溝路は、前記スライダ本体の負荷通路又は無負荷通路に連続する一対の導入曲線部と、これら一対の導入曲線部を滑らかに連結する中央転走部とから構成されている。そして、前記導入曲線部はその曲率中心が前記スライダ本体の端面に対する負荷通路又は無負荷通路の開口縁に位置し、且つ、曲率半径が転動体直径の約１／２である一方、前記中央転走部の曲率半径は前記導入曲線部の曲率半径よりも大きく設定されている。

エンドプレートを薄く形成し、しかもスライダ本体の端面に対する加工量を可及的に少なくするには、方向転換路をエンドプレート側からスライダ本体側へオフセット配置することなく、かかる方向転換路を転走するボールの軌道をスライダ本体の端面に近接させることが必要である。このため、前述の如く、本発明では方向転換路を３曲線部領域に区分し、両端に位置して負荷通路又は無負荷通路と連通する一対の導入曲線部については、その曲率中心を前記スライダ本体の端面に対する負荷通路又は無負荷通路の開口縁に位置させ、且つ、曲率半径を転動体直径の約１／２に設定している。

このように導入曲線部の曲率中心及び曲率半径を規定すると、例えば無負荷通路から方向転換路に進入した転動体は、その導入曲線部において、スライダ本体の端面における無負荷通路の開口縁を中心として、当該開口縁から離れることなく旋回して前記中央転走部に受け渡されるので、かかる中央転走部における方向転換路の頂点はスライダ本体の端面に近接したものとすることができ、結果としてエンドプレートを薄く形成することが可能となる。

また、前記導入曲線部の曲率中心を前記スライダ本体の端面に対する負荷通路又は無負荷通路の開口縁に位置させたことから、かかる開口縁に対して方向転換路の一部をなす案内曲面を形成する必要がなく、スライダ本体の端面に対する加工を可及的に少なくすることが可能である。もっとも、転動体に傷が発生するのを防止するという観点からすれば、前記スライダ本体の端面における負荷通路又は無負荷通路の開口縁には、糸面取り等の微小な緩面加工を施すのが好ましい。

一方、一対の導入曲線部に挟まれた中央転走部は、スライダ本体の端面に沿った直線通路であっても差し支えないが、前記導入曲線部において転動体の進行方向が急激に変化すると、かかる導入曲線部において転動体の詰まりが発生し易くなるので、転動体がより円滑に導入曲線部を通過するといった観点からすれば、前記中央転走部は一定曲率の円弧状に形成されるのが好ましい。この中央転走部の曲率は十分に大きく設定することで、かかる中央転走部がスライダ本体の端面から離れる距離を抑えることが可能である。

この中央転走部の曲率を十分に大きく設定したとしても、中央転走部を円弧状に形成する限りは、かかる中央転走部を転走する転動体とスライダ本体の端面との間に隙間が発生し、転動体が中央転走部において僅かに蛇行を生じてしまう懸念がある。従って、そのような隙間を排除するという観点からすれば、前記負荷通路又は無負荷通路の間におけるスライダ本体の端面には前記方向転換溝の中央転走部と曲率中心を同一にする内側案内曲面を形成するのが好ましい。このような内側案内曲面を形成すれば、中央転走部における転動体の蛇行を防止することができ、一層円滑な転動体の循環を達成することが可能となる。また、前記中央転走部の曲率を十分に大きく設定することで、内側案内曲面は緩やかなものとなり、かかる内側案内曲面を形成するためのスライダ本体の端面の加工量は可及的に小さくすることができる。

更に、前記内側案内曲面は前記スライダ本体の端面から突出するように形成してもよいし、前記スライダ本体の端面を切り欠くようにして形成しても差し支えない。後者の場合には、中央転走部を転走する転動体とスライダ本体の端面との間に生じる隙間の大きさだけ、方向転換路をエンドプレート側からスライダ本体側へオフセットしたことになり、その分だけエンドプレートを薄く形成することが可能となる。もっとも、そのように方向転換路をオフセット配置した場合であっても、中央転走部の曲率を十分に大きく設定すれば内側案内曲面は緩やかなものとなるので、特開２０００−２６６０５０に開示される直線摺動用ベアリングに比べてスライダ本体の端面に対する加工量は可及的に小さくすることが可能となる。

尚、本発明における転動体とは、ボール及びローラを含む概念である。

本発明を適用したボールスプライン装置の第一の実施形態を示す一部分解斜視図である。図１に示すボールスプライン装置の軸方向に垂直な断面図である。ナット部材に具備された無限循環路を平面上に展開した様子を示す図である。ナット部材を構成するナット本体の斜視図である。ナット部材を構成するエンドプレートを示す斜視図である。図３に示すボールの無限循環路において、その方向転換路内におけるボールの軌道を示す模式図である。ナット本体の端面における負荷転走面及び無負荷通路の開口縁の様子を示す拡大斜視図である。方向転換路内におけるボールの軌道の第二の実施形態を示す模式図である。方向転換路内におけるボールの軌道の第三の実施形態を示す模式図である。第三の実施形態におけるナット本体の端面の様子を示す拡大斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の直線案内装置を詳細に説明する。

図１及び図２は、直線案内装置の一種であるボールスプライン装置に本発明を適用した実施の形態を示すものである。このボールスプライン装置は、断面略円柱状に形成されたスプライン軸１と、略円筒状に形成されると共に多数のボール３を介して前記スプライン軸１に組付けられたナット部材２とから構成されており、前記ナット部材２がスプライン軸１の周囲を軸方向へ自在に往復運動するように構成されている。

前記スプライン軸１の外周面には軸方向に沿って４条のボール転走面１０が形成されており、ボール３はこれらボール転走面１０を転走しながらナット部材２とスプライン軸１との間で荷重を負荷する。各ボール転走面１０の長手方向と垂直な断面における形状はサーキュラアーク状、すなわちボール球面の曲率よりも僅かに大きな曲率の単一円弧からなる形状に形成されている。これらのボール転走面１０は、ナット部材２がスプライン軸１の周囲を矢線Ａ方向に回転する場合に荷重を負荷するボール転走面１０ａと、矢線Ｂ方向に回転する場合に荷重を負荷するボール転走面１０ｂとから構成されており、互いに隣接するボール転走面１０ａとボール転走面１０ｂがグループとなって、スプライン軸１の外周面に複数のグループが等間隔に形成されている。これにより、ナット部材２とスプライン軸１との間で回転トルクの伝達が可能となっている。図１及び図２に示したボールスプライン装置では２グループ４条のボール転走面１０がスプライン軸１の外周面に形成されているが、３グループ６条または４グループ８条のボール転走面を形成することもできる。

一方、前記ナット部材２は、金属製のナット本体４と、このナット本体４の軸方向の両端にボルトで締結される一対のエンドプレート５とから構成されており、これらナット本体４とエンドプレート５は共に前記スプライン軸１が挿通される貫通孔を有している。また、ナット本体４の外周面にはキー溝４０が形成されており、ナット部材２を機械装置に取り付ける際に利用されるようになっている。

このようにナット本体とエンドプレートとの組み合わせからなるナット部材２は、ボール３の無限循環路３０をスプライン軸１に面した貫通穴の内周面に有している。この無限循環路３０は、スプライン軸１の転走面１０と対向してナット本体４の内周面に形成された負荷転走面３１と、ナット本体４の内周面に対して前記負荷転走面３１と僅かに間隔をおいて平行に形成された無負荷通路３２と、これら負荷転走面３１と無負荷通路３２との間でボール３の転走方向を１８０度転換させると共にこれら溝の間でボール３を往来させる方向転換路３３とから構成されている。前記負荷転走面３１はスプライン軸１のボール転走面１０と対向し、ボール３が荷重を付加しながら転走する負荷通路３１ａを構成している。この無限循環路３０はその全域においてスプライン軸１に向けて開放されており、無限循環路３０に配列されたボール３はスプライン軸１と面した状態で該無限循環路３０内を循環する。

すなわち、この実施の形態では、前記スプライン軸１が本発明の案内軸に、ナット本体４が本発明のスライダ本体に、エンドプレート５が本発明のエンドプレートに相当する。

図３は前記無限循環路３０を平面上に展開した様子を示すものである。この無限循環路３０の一部を構成する負荷転走面３１は、その長手方向に垂直な断面がスプライン軸１側のボール転走面１０と同様にサーキュラアーク状に形成されている。スプライン軸１には４条のボール転走面１０が形成されているので、ボール３とスプライン軸１の各ボール転走面１０またはナット部材２の各負荷転走面３１が接触する方向は、スプライン軸１の周方向に関して９０度ずつ異なっている。これにより、ナット部材２はスプライン軸１の軸方向以外に作用するあらゆる荷重を負荷しながら当該スプライン軸１に沿って往復動することが可能となっている。

一方、前記無限循環路３０の一部を構成する無負荷通路３２はボール３の直径よりも僅かに大きな通路として形成されており、スプライン軸１の外周面に向けて開放した状態でナット部材２の内周面に形成されている。従って、ボール３は無負荷状態、すなわち自由に回転し得る状態のまま無負荷通路３２内に収容されている。また、無負荷通路３２がスプライン軸１に向けて開放されていることから、ボール３はスプライン軸１と接触しながら無負荷通路３２の内部を転動するようになっている。

また、前記方向転換路３３は負荷通路３１ａと無負荷通路３２とを連結する略Ｕ字状の軌道を有しており、荷重を負荷しながら負荷通路３１ａを転走してきたボール３を荷重から解放すると共に、かかるボール３の転走方向を徐々に変化させ、１８０度方向転換させて前記無負荷通路３２に送り込むように構成されている。この方向転換路３３は負荷通路３１ａとの連結部位においてもっとも浅く、無負荷通路３２との連結部位においてもっとも深くなるように形成されている。方向転換路３３が徐々に深くなることにより、負荷通路３１ａを転走してきたボール３が方向転換路３３に進入すると、かかるボール３は荷重から解放され、無負荷状態となって方向転換路３３内を無負荷通路３２へ向けて進行し、そのままの状態で無負荷通路３２に進入するようになっている。

ナット部材２をスプライン軸１に沿って移動させると、スプライン軸１のボール転走面１０とナット部材２の負荷転走面３１との間に挟まれているボール３、すなわち前記負荷通路３１ａに存在するボール３は、スプライン軸１に対するナット部材２の移動速度Ｖの半分の速度０．５Ｖで負荷転走面３１内を移動する。負荷通路３１ａ内を転走するボール３は方向転換路３３に到達すると、前述の如く方向転換路３３の深さが徐々に深くなることから、次第に荷重から解放される。荷重から解放されたボール３は後続のボール３に押されるようにしてそのままスプライン軸１のボール転走面１０内を進行するが、方向転換路３３はボール転走面１０におけるボール１０の転走を遮り、ボール３の進行方向を強制的に変化させるので、ボール３は方向転換路３３によってボール転走面１０の片側へ寄せられ、スプライン軸１のプロファイル（外形）に沿うようにして当該スプライン軸の外周面にまで這い上がる。これにより、ボール３はスプライン軸１のボール転走面１０から完全に離脱し、ナット部材２の方向転換路３３に完全に収容される。

平面上に展開した方向転換路３３は略Ｕ字状の軌道を有していることから、かかる方向転換路３３内に収容されたボール３はその転走方向を逆転させ、スプライン軸１の外周面と対向するナット部材２の無負荷通路３２内に進入する。また、無負荷通路３２内を進行したボール３は反対側の方向転換路３３に進入し、再び転走方向を逆転させた後、スプライン軸１のボール転走面１０とナット部材２の負荷転走面３１との間、すなわち負荷通路３１ａに進入する。この際、ボール３はスプライン軸のプロファイル（外形）に沿うようにしてボール転走面１０に進入し、方向転換路３３が徐々に浅くなるにつれ、無負荷状態から荷重の負荷状態へと移行する。

ボール３はこのようにして移動ブロック２の無限循環路３０内を循環し、これに伴ってナット部材２がスプライン軸１に沿って間断なく連続的に移動することが可能となっている。

前記無限循環路３０を構成する負荷転走面３１、無負荷通路３２及び方向転換路３３のうち、負荷転走面３１と無負荷通路３２は前記ナット本体４の貫通孔の内周面に形成されている。図４はナット本体４の軸方向端面４３の形状を示す斜視図であり、この端面４３の形状がナット本体４の軸方向に連続している。このナット本体４の内周面の形状は、前記負荷転走面３１及び無負荷通路３２も含めてワイヤカット放電加工によって形成されている。負荷転走面３１については、面粗度を改善するため、ワイヤカット放電加工後に研削加工等を施しても良い。もっとも、ナット本体４の貫通孔の内径が大きい場合にはワイヤカット放電加工を用いず、均一な内周面を有する円筒状のナット本体４に対して、引き抜き加工、切削加工または研削加工によって前記負荷転走面３１及び無負荷通路３２を形成するようにしても良い。

一方、無限循環路３０を構成する方向転換路３３については前記エンドプレート５に形成されている。図５は前記エンドプレート５をナット本体４側から観察した斜視図である。このエンドプレート５の貫通孔の内周面には方向転換溝３４が形成されると共に、スプライン軸１のボール転走面１０と僅かな隙間を介して対向するシール突部５０が形成されている。前記方向転換溝３４はその全域においてナット本体４の端面４３に向けて開放されており、平坦面として仕上げられたナット本体４の端面と相まって前記方向転換路３３を構成するようになっている。また、エンドプレート５の外周面にはナット本体４のキー溝４０に連続するアクセス溝５１が形成されており、エンドプレート５をナット本体４に固定した状態でも、キーをナット部材２の軸方向からナット本体４のキー溝４０に滑り込ませることが可能となっている。更に、このエンドプレート５にはナット本体４に対する位置決め用スタッド５２が突設されており、かかるスタッド５２をナット本体４の基準孔４１に嵌合させることによって、エンドプレート５がナット本体４に対して正確に位置決めされ、エンドプレート５側の方向転換溝３４とナット本体４側の負荷転走面３１及び無負荷通路３２が正確に結合されるように構成されている。

前記エンドプレート５は複雑な形状をしていることから、合成樹脂の射出成形を用いて製作されている。これ以外の製作方法としては、金属射出成形（ＭＩＭ成形）を用いることも可能である。また、スプライン軸の外径が大きく、エンドプレートも大型化するのであれば、切削加工によって形成することも可能である。

図６は方向転換路３３内におけるボール３の軌跡を示す模式図である。前記方向転換路３３におけるボール３の軌道は３つの曲線部の組み合わせから構成されている。負荷通路３１ａ又は無負荷通路３２に面した方向転換路３３の入口付近には一対の導入曲線部Ａが配置される一方、一対の導入曲線部Ａの間にはこれらを滑らかに連結する一定曲率の中央転走部Ｂが配置されている。前記導入曲線部Ａの曲率半径は前記中央転走部Ｂの曲率半径よりも小さく設定されており、ボール３は負荷通路３１ａ又は無負荷通路３２から方向転換路３３に進入した当初は急激にその進行方向を変更する。但し、ボール３が導入曲線部Ａを過ぎて中央転走部Ｂに達すると、かかる中央転走部Ｂは前記導入曲線部Ａよりも大きな曲率半径で形成されていることから、ボール３は徐々に進行方向を変化させながら方向転換路３３の頂点を通過し、もう一方の導入曲線部Ａへ転走する。

前記導入曲線部Ａは単一曲率の曲線軌道であり、その曲率半径Ｒはボール３の直径の約１／２である。また、導入曲線部Ａの曲率中心は、前記ナット本体４の端面４３における負荷通路３１ａ又は無負荷通路３２の開口縁に位置している。従って、無負荷通路３２又は負荷通路３１ａから方向転換路３３へ進入するボール３は、先ずは前記導入曲線部Ａに進入すると、ナット本体４の端面４３における負荷通路３１ａ又は無負荷通路３２の開口縁を旋回中心とし、当該開口縁から離れることなく旋回しながら導入曲線部Ａを進行し、当該導入曲線部Ａから中央転走部Ｂに受け渡される。

すなわち、方向転換路３３に進入したボール３は、前記導入曲線部Ａにおいてナット本体４の端面４３に沿うようにして転走するので、かかる方向転換路３３の一部を構成する中央転走部Ｂもナット本体４の端面４３に近接したものとなり、その分だけ方向転換路３３を具備したエンドプレート５を薄く形成し、かかるナット本体４と一対のエンドプレート５とから構成されるナット部材２の軸方向長さを抑えることが可能となるものである。

また、前記導入曲線部Ａの曲率中心を前記ナット本体４の端面に対する負荷通路３１ａ又は無負荷通路３２の開口縁に位置させたことから、かかる開口縁に対して方向転換路３３の一部をなす案内曲面を形成する必要がなく、ナット本体４の端面に対する加工を可及的に少なくすることが可能である。

もっとも、ボール３はナット本体４の端面に面した状態で方向転換路３３を転走することから、図７に示すように、ナット本体の端面４３に対する負荷転走面３１及び無負荷通路３２の開口縁には糸面取り部３５が設けられている。これは、ボール３が負荷通路３１ａ又は無負荷通路３２と方向転換路３３との間を往来する際に負荷転走面３２及び無負荷通路３２の開口縁に引っ掛かり、かかるボール３の球面に傷が発生するのを防止するためである。

一方、図６から明らかなように、本発明では方向転換路３３の中央転走部Ｂを一定曲率の円弧状に形成した場合、かかる中央転走部Ｂを転走するボール３とナット本体４の端面４３との間に隙間ｄが発生してしまう。中央転走部Ｂの曲率が十分に大きければ、前記隙間ｄは十分に小さなものとなるので、この隙間ｄが方向転換路３３内におけるボール３の転走に及ぼす影響は小さなものとなる。しかし、前記中央転走部Ｂにおけるボール３の蛇行を完全に防止するという観点からすれば、前記隙間ｄを排除することが必要である。

図８は、前記ナット本体４の端面４３に内側案内曲面４４を突出形成し、それによって前記隙間ｄを排除した例を示すものである。この内側案内曲面４４は負荷通路３１ａと無負荷通路３２の間に位置し、ナット本体４の端面４３からエンドプレート５側へ突出することによって前記隙間ｄを埋めている。また、この内側案内曲面４４は方向転換路３３の中央転走部Ｂと曲率中心を同一にした一定曲率の円弧状に形成されている。このため、中央転走部Ｂを転走するボール３は方向転換溝３４と前記内側案内曲面４４によって導かれ、当該中央転走部Ｂを蛇行することなく転走することが可能となる。

一方、図９は、前記方向転換路をエンドプレート側からナット本体側へ隙間ｄに相当する距離だけオフセット配置し、それによって前記隙間ｄを排除した例を示すものである。この場合、ナット本体４の端面４３に対して何ら加工を施さないとすると、負荷通路３１ａ又は無負荷通路３２の開口縁が方向転換路３３内に張り出してしまうことから、かかる開口縁を切削又は研削によって排除し、ナット本体４の端面４３に対して内側案内曲面４５を形成する必要がある。

この内側案内曲面４５は負荷通路３１ａと無負荷通路３２の間に位置しており、方向転換路３３の中央転走部Ｂと曲率中心を同一にした一定曲率の円弧状に形成されている。実際には、図１０に示すように、ナット本体４の端面４３における負荷通路３１ａ及び無負荷通路３２の開口縁に対して面取りを施して曲面４５ａ，４５ｂを形成し、これら曲面４５ａ，４５ｂを連続させることで前記内側案内曲面４５としている。これにより、中央転走部Ｂを転走するボール３は方向転換溝３４と前記内側案内曲面４５によって導かれ、当該中央転走部Ｂを蛇行することなく転走することが可能となる。また、方向転換路３３をエンドプレート５側からナット本体４側へ図６に示す距離ｄだけオフセット配置したので、その分だけエンドプレート５の厚さを減じることができ、ナット部材２の軸方向長さを短くすることが可能となる。

尚、図１〜図７を用いた以上の説明では、ボールスプライン装置に本発明を適用した例について詳述してきたが、エンドプレートを用いてボール又はローラの無限循環路を構成する直線案内装置であれば、ボールスプライン装置に限らず本発明を適用することが可能である。

Claims

多数の転動体(3)と、長手方向に沿ってこれら転動体(3)の転走面(10)が複数配置された案内軸(1)と、前記転動体(3)を介して前記案内軸(1)に組付けられたスライダ本体(4)と、前記案内軸(1)の転走面(10)と対向して前記スライダ本体(4)に配置され転動体(3)の負荷通路を形成する複数の負荷転走面(31)と、前記負荷通路(31)と平行に前記スライダ本体(4)に設けられた無負荷通路(32)と、前記負荷通路(31)と無負荷通路(32)とを連通連結して転動体(3)の無限循環路(30)を構成する方向転換路(33)を有すると共にスライダ本体(4)の移動方向の前後両端に固定される一対のエンドプレート(5)と、このエンドプレート(5)に配置されて前記スライダ本体(4)の端面に向けて開放され、かかるスライダ本体(4)の端面(43)と相まって前記方向転換路(33)を構成する方向転換溝(34)とを備えた直線案内装置において、
前記方向転換路(33)は、前記スライダ本体(4)の負荷通路(31)又は無負荷通路(32)に連続する一対の導入曲線部(A)と、これら一対の導入曲線部(A)を滑らかに連結する中央転走部(B)とから構成され、
前記導入曲線部(A)はその曲率中心が前記スライダ本体(4)の端面(43)に対する負荷通路(31)又は無負荷通路(32)の開口縁に位置し、且つ、曲率半径が転動体直径の約１／２である一方、
前記中央曲線部(B)の曲率半径は前記導入曲線部(A)の曲率半径よりも大きく設定されていることを特徴とする直線案内装置。
前記負荷通路(31)又は無負荷通路(32)の間におけるスライダ本体(4)の端面(43)は平坦面であることを特徴とする請求項１記載の直線案内装置。
前記方向転換路(33)の中央転走部(B)は一定曲率の円弧状に形成される一方、前記負荷通路(31)又は無負荷通路(32)の間におけるスライダ本体(4)の端面(43)には、前記方向転換溝(33)の中央転走部(B)と曲率中心を同一にする内側案内曲面(44)が設けられ、かかる内側案内曲面(44)は前記スライダ本体(4)の端面(43)から突出していることを特徴とする請求項１記載の直線案内装置。
前記方向転換路(33)の中央転走部(B)は一定曲率の円弧状に形成される一方、前記負荷通路(31)又は無負荷通路(32)の間におけるスライダ本体(4)の端面(43)には、前記方向転換溝(33)の中央転走部(B)と曲率中心を同一にする内側案内曲面(45)が設けられ、かかる内側案内曲面(45)は前記負荷通路(31)又は無負荷通路(32)の開口縁に曲面を形成することで構成されていることを特徴とする請求項１記載の直線案内装置。